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軋輥磨削的工藝

文章出處: 作者: 人氣:2703 發(fā)表時間:2016/07/13

軋輥磨磨削工藝

1 砂輪的選擇和使用

 

砂輪是有許多極硬的磨粒經(jīng)過結合劑粘結而成的切削工具。砂輪表面上的多棱多角的堅硬顆粒稱為磨料,起著切削作用。把磨料粘在一起的粘結材料叫做結合劑。磨料、結合劑之間有許多空隙,起著散熱和容納磨屑的作用。磨料、結合劑和空隙構成砂輪材料結構的三要素。

 

為了使砂輪能正常磨削,一般砂輪的工作面要經(jīng)過修整,以形成無數(shù)等高的微刃,起磨削作用。

 

在磨削過程中,磨粒的微刃在不斷變化,由峰利而變鈍,鈍化了的磨粒繼續(xù)進行磨削,作用在磨粒上的力就不斷增加。有時磨粒所受到的壓力超過結合劑的粘結力,磨粒就會白行脫落;有時磨粒所受到的壓力尚未超過結合劑的粘結力,但足以使磨粒自身蹦碎而形成新的鋒利的刃口。鈍化了的磨??囁榛蜃孕忻撀?,又出現(xiàn)鋒利的磨粒使砂輪保持原來的切削性能,砂輪的這種性能稱為“自銳性”。

 

砂輪的自銳性是砂輪獨有的性能,對磨削的影響極大。處理的好壞將直接影響磨削的質量和生產(chǎn)效率。

 

由于砂輪上每顆磨粒沒有確切的幾何角度,這就使砂輪的選擇顯得比較復雜。一般砂輪的選擇主要是從砂輪的特性著手的。

 

1.1砂輪的特性

 

砂輪的特性包括以下幾個部分:磨料、粒度、結合劑、硬度、組織和強度。每一種砂輪根據(jù)其本身的特性,都有一定的適應范圍。所以在磨削加工時,必須根據(jù)具體條件,如工件的材料、工件的硬度及加工表面的要求,來選用合適的砂輪。

 

磨料——磨料是砂輪的主要部分,它直接擔負切削工作。在磨削時,它要經(jīng)受劇烈的摩擦、擠壓以及高溫的作用。所以磨料必須具有很高的硬度、耐熱性以及相當?shù)捻g性,還要具有比較鋒利的切削刃口。

 

粒度——粒度是指磨料顆粒的大小即粗細程度。

 

表示粒度號的方法有兩種:一種是顆粒尺寸大于40微米的磨粒,用篩子篩分的方法測定,粒度號代表的是磨粒所通過的篩網(wǎng)在每英寸長度上所含的孔眼數(shù)。如80#粒度是指它可以通過每英寸長度上有80個孔眼的篩網(wǎng),但不能通過每英寸長度上有100個孔眼的篩網(wǎng)。因此用這種方法表示的粒度號數(shù)越大,磨粒越細。另一種是尺寸很小的磨粒,成微粉狀,用顯微鏡測量的方法測定粒度。320#粒度以上的砂輪都屬于這一種。

 

砂輪的粒度對磨削的表面粗糙度和磨削效率有很大的關系,磨削時要合理選擇砂輪的粒度。

 

結合劑-----結合劑是將磨粒粘固成各種砂輪的粘結材料。結合劑的種類及其性質將影響砂輪的強度、耐沖擊性、耐熱性和耐腐蝕性等。結合劑對磨削粗糙度和磨削溫度也有一定的影響。常用的結合劑分有機結合劑和無機結合劑兩大類。無機結合劑最常用的是陶瓷結合劑。有機結合劑最常用的是有樹脂結合劑橡膠結合劑兩種。

 

硬度--------砂輪的硬度是指結合劑粘結磨粒的牢固程度,也是指磨粒在磨削力作用下,從砂輪表面上脫落下來的難易程度。砂輪硬,就是磨粒粘的牢,不易脫落;砂輪軟,就是磨粒粘的不牢,容易脫落。所以,砂輪的硬度和磨料的硬度不是一個概念。

 

砂輪的硬度對磨削生產(chǎn)率和磨削的表面質量影響極大,因此要選擇適當。如果選的太硬,磨粒子變鈍后仍不能脫落,會使磨削力和磨削熱顯著增加,磨削效率降低,當磨粒還很鋒利時就脫落,這樣就會使砂輪損耗過快,并很快地失去正確的外部形狀,工件的精度難于控制,同時工件的表面也容易被脫落的磨粒劃傷。

 

砂輪的組織----砂輪的組織是表示砂輪的松緊程度的。砂輪的松緊程度與磨粒、結合劑和氣孔三者的體積比例有關。

 

砂輪組織的分類和分級是以磨粒占砂輪體積的百分比來劃分的,工分三種組織狀態(tài)和十二個組織號,每個號的組織都按磨粒所占全部體積的百分比表示。砂輪組織級數(shù)越低,越緊密,磨粒占砂輪體積的百分比越大,因而磨粒與磨粒之間的氣孔小。相反,磨粒之間的氣孔大。

 

砂輪內部氣孔的大小直接影響磨削加工的聲廠效率和表面質量。氣孔在磨削過程中,除容納磨屑外,還可以將磨削液和空氣帶入磨削區(qū)域,以降低溫度,減少工件發(fā)熱變形和避免減少燒傷。若砂輪的氣孔大,則單位面積上的磨粒樹木就少,砂輪的輪廓形狀就不容易保持,影響加工表面的粗糙度和精度。

 

強度----砂輪告訴旋轉時,砂輪上任一部分都受到很大的離心力作用,如果沒有足夠的強度,砂輪就會破裂而引起嚴重事故。

 

砂輪所受的離心力與砂輪線速度的平方成正比例,所以當砂輪線速度增大到一定數(shù)值時,離心力就會超過砂輪強度所允許的數(shù)值,使砂輪碎裂。因此,砂輪的強度通常用安全線速度來表示。

 

安全線速度比砂輪碎裂是的速度低的多,在這個速度下正常工作,可以保證生產(chǎn)安全。各種砂輪,按強度高低,都規(guī)定了安全線速度,并注雜砂輪上或說明書中,供使用者選擇。

 

1.2砂輪的選擇

 

砂輪對磨削過程的影響是多方面的,其中包括加工精度、表面粗糙度和生產(chǎn)效率。為了獲得良好的磨削效果,正確選擇砂輪十分重要。選擇砂輪時主要考慮下列一些因素:

 

工件材料的物理性能(強度、硬度、韌性等);

 

工件的加工精度和表面粗糙度的要求;

 

工件的形狀和尺寸;

 

工件的磨削量;

 

磨削方式和磨床的性能;

 

冷卻液的種類;

 

由于影響選擇砂輪的因素非常復雜,要提出對各種加工條件都適應的具體方法,實際上是不可能的,因此,在實際生產(chǎn)過程中,應該從具體情況出發(fā)加以分析,選擇比較合適的砂輪。

 

在前面粗糙度的介紹中已經(jīng)強調,軋輥磨削僅僅保證粗糙度Ra值,并不能滿足軋制工藝要求,必須用特定的砂輪,按規(guī)定的磨削工藝磨出的軋輥,才能保證鋁箔軋制的需要。

 

由于軋輥的表面硬度很高,磨削的時間比較長,所以砂輪的消耗量比較快。為了保證連續(xù)工作,砂輪就要有足夠的儲備。另一方面,砂輪受結合劑的影響,存放時間不能太長,砂輪結合劑不同,存放的時間也不同。陶瓷結合劑的砂輪可存放兩年,樹脂結合劑的砂輪存放期為一年。

 

在選用砂輪時應注意另一個問題就是要保證砂輪的性能穩(wěn)定,同一國歌型號(相同的磨料、結合劑、組織、硬度)的砂輪,生產(chǎn)廠家不同,磨削效果也不一樣,在更換砂輪供應商時應該特別注意。

 

在砂輪粒度選擇時也應注意,日本、歐洲、美國的砂輪粒度型號相同,但砂粒尺寸的平均直徑標準并不一樣。

 

1.3砂輪的檢查和安裝

 

砂輪的檢查和安裝是一項重要細微的工作。因為砂輪工作時圓周速度很高,而一般砂輪又呈脆性,如果安裝不當,就可能造成嚴重事故,或者使砂輪失去平衡而引起震動,影響磨削精度和磨床精度。安裝砂輪之前,首先要仔細檢查砂輪是否有裂紋,方法是將砂輪吊起,用木棰輕敲聽其聲音。沒有裂紋的砂輪發(fā)出清脆的聲音,有裂紋時則聲音嘶啞。有裂紋或聲音嘶啞的砂輪應禁止使用。

 

大孔徑的砂輪,一般都用法蘭盤裝夾。砂輪內孔與法蘭盤軸頸部分應有適當?shù)拈g隙,一般為0.1-0.5mm。如果發(fā)現(xiàn)砂輪內孔與法蘭盤軸頸配合過緊,可以修刮砂輪內孔,不可用力壓入,以免使砂輪碎裂。如果太松,砂輪中心與法蘭盤的中心偏移太大,砂輪將會失去平衡。這時,必須在法蘭盤外徑與砂輪內孔之間均勻的墊上一層硬紙片加以消除。如果砂輪內孔比法蘭盤外徑大的太多,則應中心配制法蘭盤或更換砂輪。

 

砂輪的兩個平面和法蘭盤之間安裝時要墊上1-2mm有彈性的紙板,紙板的直徑要比法蘭盤的直徑稍大一些。緊固螺栓時,不可用力過猛,一般要按對角順序逐步擰緊螺栓,使砂輪受力均勻。

 

砂輪的平衡

 

砂輪在制造過程中,會因形狀精度不好和砂粒分布不均而存在不平衡。砂輪不平衡熱鬧后是由于砂輪中心與回轉軸線不重合而引起的。在新砂輪的外圓上能使砂輪平衡的重量,稱為砂輪的原始不平衡度。砂輪的原始不平衡度是評定砂輪質量的指標之一。

 

為了使砂輪精確而平穩(wěn)地工作,砂輪必須經(jīng)過平衡校正。不平衡的砂輪作高速旋轉時,將產(chǎn)生迫使砂輪偏離軸心的離心力,引起磨床振動,使軋輥表面產(chǎn)生振痕,主軸振動,會使軸承加快磨損,嚴重的會使砂輪碎裂。直徑大于125mm的砂輪都要進行平衡校正。

 

砂輪的平衡一般是指靜平衡。鏡平衡是在平衡架上進行的。平衡架使用時必須處于水平位置。靜平衡的指標,是指砂輪在平衡架上水平任何位置上都能保持靜止狀態(tài)。調整靜平衡的方法是:根據(jù)砂輪的不平衡情況,適當調整砂輪法蘭盤上環(huán)形槽內的平衡塊位置,使砂輪的中心與它的回轉中心重合。

 

砂輪在使用過程中要經(jīng)常修整使用面,每次修整后都會產(chǎn)生新的微量不平衡,為此,砂輪在每次修整后都要進行動平衡,高精度的軋輥磨床都有砂輪動平衡裝置。HERKULES軋輥磨床的動平衡裝置,是安裝在砂輪主軸的砂輪一側,用電流表來顯示調整精度,(電流表的顯示值來源于裝在砂輪架上的一個振幅傳感器)動平衡的調整值應小于1uA。

 

砂輪動平衡是靠主軸內平衡裝置小半徑上的平衡量,來平衡砂輪半徑上的不平衡量,它的平衡能力是有限的。所以,即使裝有砂輪動平衡的軋輥磨床,新砂輪在使用前都必須要進行靜平衡才能使用。

 

1.5砂輪的修整

 

砂輪的修整直接關系到軋輥的表面質量和生產(chǎn)效率。因此,砂輪修整十分重要。

 

用砂輪修整工具將砂輪工作面已磨鈍的表面修去,以恢復工作面的切削性能和正確幾何形狀的方法,叫做砂輪修整。

 

在磨削帶有凸度的軋輥時,為了消除砂輪磨削痕跡,砂輪修整時必須對砂輪兩個硬角進行處理,砂輪的表面也可以修整成圓弧形。

 

砂輪修整用的金剛筆上的金剛石,它的大小和形狀對砂輪休整的結果有一定的影響。對于砂輪直徑400mm以上的砂輪,金剛石應不小于1.5克拉,使用變鈍了的金剛石要注意調換角度。

 

2磨削液的作用

 

軋輥磨削時,由于軋輥材料變形的內摩擦與砂輪和軋輥材料的外摩擦,將產(chǎn)生大量的磨削熱,在磨削區(qū)內最高溫度有時可達1000℃左右。磨削產(chǎn)生的高溫可使軋輥表面燒傷、產(chǎn)生裂紋。因此,磨削時的冷卻是非常重要的。

 

磨削液能起以下作用:

 

(1)冷卻作用----通過磨削液的熱傳導作用,能有效地改善散熱條件,帶走絕大部分磨削熱,降低磨削區(qū)域的溫度。

 

冷卻作用的大小與磨削液的種類、性能、用量、和使用方法有關。磨削液的傳導熱系數(shù)越大,冷卻作用就顯著。如水的散熱能里就比油強的多。

 

(2)潤滑作用----磨削液滲入到磨屑、磨粒與軋輥的接觸表面之后,粘附在

 

金屬表面上形成潤滑膜,能減少磨粒和軋輥之間的摩擦,減輕磨屑與磨粒的粘結現(xiàn)象,從而提高軋輥表面的質量和砂輪的壽命。

 

由于接觸表面上的壓力較大,純礦物油不易滲到磨削區(qū),因此,一般磨削液中都加入一些硫、氯、磷等極壓添加劑。這些添加劑與鋼、鐵表面接觸后能迅速發(fā)生化學變化。產(chǎn)生新的化合物(硫化鐵、氯化鐵等),吸附在金屬上,能顯著提高潤滑效果。

 

(3)清洗作用----磨削液可以將磨屑和碎裂而脫落的磨粒沖洗掉,防止軋輥磨削表面劃傷。

 

(4)防銹作用----在磨削液中加入防銹添加劑后,能在金屬表面上形成保護膜,使軋輥和磨床免受氧化作用,起到防銹作用。

 

根據(jù)磨削液的作用,磨削液應該滿足下列要求:、磨削液的化學成分要純,不應含有毒性的雜質。磨削液的酸度PH值應呈中性,以免腐蝕軋輥、磨床和刺激人的皮膚;

 

不易變質;不易燃燒,不易揮發(fā);透明度好,便于觀察磨削情況;

 

不腐蝕砂輪結合劑。陶瓷結合劑不受磨削液的侵蝕,樹脂結合劑易受堿性磨削液的侵蝕,橡膠結合劑易受油質磨削液的侵蝕。

 

       3軋輥磨削的準備

 

       從軋機上卸下來的軋輥,要冷卻到室溫才能磨削(必要時也可以用磨削液冷卻軋輥)。

 

       3.1軋輥磨削前要用頂尖使軋輥對中,然后用支架找正。

       目的是使軋輥的垂直、水平母線與砂輪的中心線保持平行,保證軋輥磨削精度。在找正過程中,由于下支承點不是處在垂直位置,所以調整起來比較難。在找正過程中應采用兩個檢測點,同時檢測軋輥在垂直方向和水平方向的位移,這樣才能更快更準確的找正。找正時要考慮軋輥兩端的直徑差,并在調整時加上差值。

 

       3.2軸向定位

 

       在找正軋輥后,要在兩個頂尖和軋輥之間各放上一個特制塑料塊,是墊塊在頂尖和軋輥之間輕松轉動,防止軋輥在磨削中產(chǎn)生軸向移動。

 

       3.2軋輥磨削

 

       軋輥磨削一般分為三個階段:即粗磨、中磨、精磨。

 

       粗磨以去掉軋輥表面硬化層和可見缺陷為主要目的。粗磨要求在短時間內盡可能磨掉多余的表層,原則上是強力磨削,所采用的砂輪粒度較大,磨削的表面粗糙度也比較粗。粗磨時砂輪的走刀速度為砂輪寬度的2/3。

 

       由于粗磨時砂輪的損耗較大,為提高磨削效率、保證軋輥磨削輥型和表面粗糙度的均勻一致,操作時要經(jīng)常觀察電流表,使磨削在相對恒定的電流下進行。

 

       中磨是為了去掉粗磨的走刀痕跡,并為精磨準備好輥形。精磨是為了得到軋輥最終理想的表面粗糙度。對于中軋和精軋用軋輥,一般要根據(jù)軋制工藝的要求用不用的砂輪來磨削,選擇合適的砂輪非常重要。精磨時砂輪的走刀速度為砂輪寬度的1/5。

 

       要想得到軋輥的理想表面粗糙度,砂輪和軋輥的轉數(shù)與砂輪進刀量的匹配要得當。為了避免輥頸發(fā)熱和軋輥出現(xiàn)振動,粗磨和中磨時軋輥專署不宜太高。

 

       精磨的關鍵在于控制表面粗糙度,既要達到軋制工藝要求又要保證軋輥的表面粗糙均勻一致。要做到這一點,就要求磨床操縱手從粗磨到精磨的全過程中,平衡有效地控制軋輥的橫向進刀量和軋輥的縱向走刀量,合理選擇軋輥的轉數(shù)和砂輪的轉數(shù)。

 

       軋輥制造技術和軋輥磨床的現(xiàn)代化,為軋輥磨削提供了良好的條件,但是,并非有了兩好的軋輥和現(xiàn)代化的軋輥磨床,就一定能夠磨出合格的軋輥。要保證每對軋輥都能完全滿足軋制和工藝的要求,最終還要靠技術熟練的軋輥磨床操縱手來精心細致的操作。

 

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